造 船 の 最 先 端を見 つ める技 術 情 報 誌

NEWSNo.113

DEC. 2023

造 船 の 最 先 端を見 つ める技 術 情 報 誌

NEWSNo.113

DEC. 2023

CONTENTS
実船の船体表面圧力計測への挑戦
32023 年度 JICA

「海事行政における検査能力強化を通じた船舶安全の確保」研修コース
92023 年度東京 MOU「ポートステートコントロール検査官一般研修（GTC11）」の実施支援
11

シリーズ キャビテーション試験の解説（その 2）
キャビテーション水槽〜観察
シリーズ

12

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2

SRC NEWS No.113 DEC. 2023

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実船の船体表面圧力計測への挑戦
1. 何故圧力を計測するのか

2. 圧力計測の方法

理想の船とはどのようなものでしょうか？たくさんの荷物を実験的に圧力を知る試みは以前から行われています。歪ゲー

積め、丈夫で少ないエネルギーで速く走れて揺れない船。そんジ式の圧力センサを使用する方法が、最も一般的な方法です。

な船があれば理想でしょう。ではこのような船を作るために、船体表面に多数の圧力孔を開け、圧力孔と圧力センサの組み合船の設計者が知らなければいけない情報はなんでしょうか？船

わせを切り替えるスキャニバルブまで導圧管により圧力を導体構造の各部分にかかる力、抵抗力に打ち勝って前に進むのにき、計測を行います。この方法であれば、少数の圧力センサで必要な力、船を揺らす波の力、等々、流体から受ける力を知る

多点の圧力を計測することが可能です。図 1 に過去に SRC で行ことがまず必要になります。

われた圧力孔ｰスキャニバルブ方式の船体表面圧力計測システ

船のまわりの流体の状態は、流速ベクトルと圧力により表現されます。実験、理論計算により得られるこれらの情報から、船型設計者は船体のどの部分にどのような力が加わっているか
推定し、それが望ましい分布になるように船型を決定します。

ムの模式図を、図 2 に船体表面に設ける圧力孔の模式図を示します。
しかしこの方法による船体表面圧力計測は、次のような理由により容易な試験ではありません。

この際、流速ベクトルから力を推定することは難しいですが、●多数の圧力孔の設置工事

圧力が分かればそれを積分することにより力を推定することが●多数の導圧管の接続とそのエア抜きできます。定常的な圧力の分布は抵抗力や推力となり、圧力変

●

航走回数

動は船体運動や船体振動として現れます。このため船型設計者

航走回数は圧力孔の数とスキャニバルブの仕様に依存しま

にとって、船体まわりの圧力をより簡単な方法で速やかに把握す。例えば、SRC で使用していたスキャニバルブは 6 個のセンすることは長い間の課題でした。

サの接続が可能で、計測点が 100 点であった場合、1 速度の計

それに応えたのは、各種の理論計算手法です。模型船レベル

測に 17 航走、単純計算でまる 1 日必要です。試験に要する日数の船体表面圧力の計算は、コンピュータの発達とともに、今では、圧力孔の設置に 1 週間、導圧管の接続とエア抜きに 2~3 日、は数時間で結果を得ることが可能です。一方、実験により船体1 速度の計測に 1 〜 2 日。準備から計測まで約 2 週間を掛けて表面圧力を確認することは、後述の通り、時間、コストの上でやっと 1 速度の船体表面圧力を得ることができる程度です。

現在でも困難な課題です。このため計算により得られた船体表

このため、船体表面圧力計測は水槽試験で一般的に行われる

面圧力の精度を評価することは容易ではありません。他方、流計測とはならず、船体表面圧力計測をルーチンワークとして気速ベクトルの計測は、五孔管、超音波流速計、LDV、PIV など、軽に行える試験とするためには、何らかのブレークスルーが必

コストパフォーマンスに優れた計測機器が次々に開発され、計要でした。

測が容易になりました。このため理論計算の精度を検証するた
めには、流速ベクトルを使用することが主流になっています。
しかし前述のように、流速ベクトルから力を直接推定することはできません。圧力分布を容易に精度よく計測する手法の開発は、いまだに大きな課題として残されています。模型船・実船の船体表面圧力を計測し、それを船型設計、CFD の改良に役立てることは、ゼロエミッション船の実現の上で、基盤となる技術の一つと考えられます。
図1

圧力孔ｰスキャニバルブ方式による船体表面圧力計測システム

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3

図 4 FBG による多点計測の原理

この波長の変化を捉えれば、どのセンサにどの程度の歪が生
図2

圧力孔の構造

じたかを特定することが可能で、一つのファイバ上での多点計測が可能となります。また、光ファイバの直径が 0.15mm と非3. FBG 圧力センサの特徴と原理

常に小さいため、そこに焼き付けられた FBG センサもごく小さいものです。これにより、計測対象に孔を開けたり、掘りこん

FBG とは Fiber Bragg Gratings の略称で、電気を使わない光だりする必要がなく、貼り付けるだけで容易に設置が可能なセセンシング技術を利用した全く新しいタイプの歪センサです。

ンサとすることができます。以上で説明した FBG センサの優れ

FBG センサは図 3 のように、光ファイバの中に微細な回折格た特徴をまとめると以下のようになります。

子をレーザーで焼き付けたものです。入射した光は回折格子の① 容易な設置工事

格子幅に沿った特定の波長だけが反射され、回折格子を透過し② 同時多点計測が容易に可能た光はその波長が欠けたようなスペクトルを示します（図 3 上③ 非引火性、防爆性、耐雷性、耐磁気ノイズ性段）。この光ファイバに何らかの力が加わり回折格子が変形し④ 高い長期信頼性

格子幅が変化すると、回折格子で反射される波長はわずかに変③、④は電気を使用しないこと、ガラスという塑性変形が少化し、透過光の波長分布も、図 3 下段のようにわずかに異なりなく耐蝕性がある素材を使用していることによるメリットです。

ます。この波長分布の変化を計測し、歪量を特定するのが FBG

このような優れた特徴をもつ FBG センサを圧力計測に応用しによる歪計測の原理です。

たものが、FBG 圧力センサです。FBG 圧力センサの構造を図 5に示します。

図 5 FBG 圧力センサの構造
図 3 FBG による歪計測の原理

圧力を感知するダイアフラムと FBG の間にスペーサを設け、
図 4 は FBG センサを一つの光ファイバ上に複数設置した例を

ダイアフラムに加わる圧力を歪の形で FBG に伝え、圧力を計測示しています。それぞれの FBG の回折格子幅は異なった波長のします。FBG の使用によりセンサの厚みを 1mm 以下とするこ

光（λ 1 〜λ 5）を反射するように適当に調整してあります。ことが可能となりました。これにより流場に与える影響を小さくの時 FBG2 に力が加わり歪が生じると、λ 2 のみ波長がわずかすることができます 2）。

に変化しλ 2' となります。

4. 模型船の船体表面圧力計測
FBG 圧力センサの開発と水槽試験への応用の検討は、SRC と㈱シミウスにより、センサの開発を㈱シミウスが、その精度検4

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証と水槽試験法の開発を SRC が担当するという分担で 2006 年より行われてきました 1）〜 6）。この成果として開発されたセン
サを、図 6 に示します。全長 15mm、幅 9mm、厚さ 0.7mm と極めて薄いセンサで、物体表面に接着剤や両面テープ等で容易に設置することが可能です。

抵抗状態
図9

自航状態

船尾フィン有り無しでの船体表面圧力の差

このように船体表面圧力を計測することにより ESD による性能改善効果をより詳細に解析することが可能で、抵抗・自航試
験により試行錯誤で ESD 設計を行うのに比べ、効率的に ESD の
図 6 FBG 圧力センサ（PS1000-V7）

改良を行うことができます。

SRC ではこの他にも衝撃圧力の計測 7）、波浪中抵抗増加の解
こ の セ ン サ を 用 い て 省 エ ネ デ バ イ ス（ESD；Energy Saving

析等にも FBG による船体表面圧力計測を利用しています。

Device）まわりの圧力計測を行った例を紹介します。図 7、図 8に ESD（船尾水平フィン）まわりに設置した 54 点の FBG 圧力センサの配置を示します。

5. 実船船体表面圧力計測への挑戦
水槽において船体表面圧力を効率的に計測できる手法が確立できたことは、実船の船体表面圧力計測へのこの技術の応用が期待できます。
実船まわりの圧力計測の試みは非常に少ないのですが、これは従来の圧力計測法では船体に圧力計測孔を開ける工事が不可
欠であり、実船では日程や後処理、費用の面で困難であったためと考えられます。FBG 圧力センサであれば、船体の開孔、溶接、開孔の閉鎖などの作業が不要となり、実船圧力計測の実施

図 7 船尾水平フィンと FBG 圧力センサの配置はより容易になります。
ここではナカシマプロペラ殿のご依頼で、SRC と㈱シミウス
が共同で行った、北日本造船殿建造のケミカルタンカーによるセンサの設置には 2 名で約

実船船体表面圧力計測について紹介します。

5 時間を要しました。また、
54 点の圧力を一度に計測す5.1 実船圧力計測の概要

ることが可能であるため、抵抗カーブと同等の速度範囲

実船計測の対象は、北日本造船殿建造のケミカルタンカーでの圧力計測が 1 日で可能となす。本船はナカシマプロペラ殿設計のプロペラと省エネダクト

り、準備も含め従来の手法に

図8

センサ設置状況比べ格段に効率的であることがわかります。

（ネイバーダクト）を装備しています。船体表面圧力計測は省エ
ネダクトおよびその周囲とプロペラ上部の船体表面、計 54 点

抵抗・自航状態で船尾フィン有無の船体表面圧力を計測、比で計画しました。これによって模型船スケールの低レイノルズ

較しました。図 9 に船尾フィン有無での船体表面圧力の差を示

数（Rn 数）での CFD 計算では把握できない、実船スケールの高します。左は抵抗状態での船尾フィン有無の圧力の差です。フィ

Rn 数での流場情報を取得し、実船で最も効果を発揮する ESD、ンが存在するとフィン上部で圧力が高くなり、これが抵抗低減

プロペラ設計につなげることを目的としています。

に寄与していることが分かります。右の自航状態では、プロペ
ラ作動により船尾フィン上部の圧力差はさらに増加し、1-t の改善に寄与する結果が得られています。

5.2 実船用 FBG 圧力センサ
実船計測に使用したセンサを図 10 に示します。実船計測用

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5

圧力センサには、設置、取り外しが容易であること、100kPa①～④〜 300kPa での計測が安定して可能であること、長期にわたっ拡張プレート光ファイバて安定した計測ができること、などが要求されます。今回使

センサ用したセンサは、PS1000-V7（図 6 に示した模型船用圧力セ⑤ンサの改良版）の計測容量を実船用に大きくした PS1000-V7-

RS です。

テープ

センサ
シリコン

Thickness=0.6mm

拡張プレート

9mm

⑥
船体塗料

14mm

図 11

センサ設置の方法

5.3 船体への設置方法

図 10 実船用圧力センサ PS1000-V7-RS

このセンサを塗装が完了した船体表面に次の方法で設置しまダイアフラムの変更により実船相当の圧力に耐えられるよ

した（図 11 参照）。

うな改良が行われていますが、図のとおり形状、大きさとも① 塗面の下地処理（サンディングによる平滑化）

PS1000-V7 と変わりません。

② センサに拡張プレートを設置し、接着面を広げる③ 拡張プレートを両面テープで船体表面に貼付

12
事前調査

12/1

１

２

３

４

★

計測計画
センサ・配線施工

1/5~1/14

注水

1/17~1/18

試運転前準備

4/11~4/13

試運転

4/14~4/15

撤収

4/17~4/18

塗装/溶接/艤装/他

表 1 実船圧力計測スケジュール

作業用足場（固定／移動）プロペラ直上センサ、ファイバ
貼付
塗装

ファイバのUpp.Dk.への配線

スカッパより配線をUpp.Dk.へ

計測位置マーキング

多芯アームドケーブルで配線

図 12 センサ設置工事

6

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Upp.Dk．スカッパ出口

Pressure Sensor(Upper part of Prop.)
Optical Fiber

Horsepower
Meter

Interrogator
Si255

GPS
SignalLAN

LAN

Gyro Signal

NTP/PTP
ServerPressure

PC(1)

LAN

HP、Rev.

Time

PC(2)

HUB

Engine Room

Time

計測室

船内LAN

図 13

Time

HUB
船内LAN

BridgeShip Speed、Rudder Angle、
Wave Height、Length、etc.

LAN

Pressure Sensor(Duct & Ship Hull)

Voyage Data
Recorder(VDR)

LAN

Time
HUB

計測システム④ 光ファイバを船体表面にテープで仮止めました。軸馬力計より得られるプロペラ回転の同期信号は、プ⑤ 船体に貼付した光ファイバ、センサにシリコンを塗布（約ロペラ変動圧力の解析に使用しました。

20mm 幅）⑥ シリコン部分に船体塗料を塗布

5.5 計測および解析
実船船体表面圧力計測は、計画満載状態において 2023 年 4

光ファイバおよびセンサはこの工法では船体表面とほぼ一体

月 14 日、15 日の両日、供試船の試運転に合わせて行いました。

化してしまいます。設置工事後の配線は、溶接ビードより低く

速力試運転は試運転スケジュールの最後、4 月 15 日の夜に行わ目立ちません。また、防汚塗料上に施工しているため、防汚塗れました。圧力計測は、試運転出航前の岸壁での静定時から計料の自己研磨による溶融によりその上に施工されたセンサは長測を開始し、試運転終了後帰港して岸壁で静定するまで、常時期的には自然に脱落し、撤去工事の必要が無くなることも期待

計測を続けました。その間、計測システムの都合等で何回か中しています。

断することはありましたが、試運転航海の種々の状態の圧力を

実船船体表面圧力計測は表 1 のスケジュールで行われまし

できるだけ詳細に記録し、後日の解析に備えました。

た。建造工程の関係から、事前調査から設置完了、ドックへの図 14、図 15 に計測の一例を示します。

注水まで年末年始を挟んで 1 ヶ月半ほどと非常にタイトなスケ

図 14 は、ダクト右舷内・外の無次元圧力の平均値を示してジュールでした。センサの設置は船体塗装、上部構造物の溶接います。ダクト前縁側でダクト内側の無次元圧力が大きく低下

作業と並行してドック内で行われました。北日本造船殿の協力していること、ダクト外側の無次元圧力は主機出力を変更してでセンサ設置のための固定足場と移動足場を船尾ダクトおよびも大きく変わらないが、ダクト内側では主機出力が高くなるとプロペラ周囲に組み、そのうえで設置作業を行いました（図 12

徐々に無次元圧力が低下していることがわかります。

参照）。

図 15 はプロペラ上部船体表面で計測した圧力を FFT 解析したものです。主機出力は 100%（N=102.9rpm）であり、4 翼

5.4 計測システム
計測に使用したシステムの構成を図 13 に示します。船体各プロペラの翼周波数成分（6.86Hz、13.72Hz、20.58Hz・・・）のピークがとらえられています。

部に貼り付けたセンサと光波長計測器（Hyperion Si255）によ以上により、今回行った実船の船体表面圧力計測は、定性的り船体表面圧力を計測し、PC（1）に収録します。圧力の解析に良好な結果が得られているものと考えています。また今回採には VDR に収録された対水ログの船速を使用しました。また解用した設置工事法により、設置後 3 ヵ月という長期間にわたり

析の参考、補正に使用するため、船体姿勢（Gyro）、船体位置計測系が支障なく機能することが分かったことも成果の一つで情報（GPS）、も同時に収録しました。別途機関室内で、軸馬す。これにより、建造工程の中でのセンサ設置工事のスケジュー

力計により軸馬力、回転数も同時に計測し、PC（2）に収録しル的な自由度が増し、実船計測を計画するうえでの障害を軽減

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することができることが分かりました。

の実船計測は実現しませんでした。また、いち早く実船圧力計

一方、以下のような課題も明らかになりました。

測の意義をご理解いただき、依頼試験として実船圧力計測に取① 試運転期間中、船体静定時の圧力を計測する機会が非常にり組んでいただいたナカシマプロペラ殿にも厚く御礼申し上げ

少なく、速力試運転解析時の基準圧力をどうするかに課題ます。最後に、FBG 圧力センサの開発を主導し、船体表面圧力が残った。

計測法の開発をハードの面から支えていただいた㈱シミウス殿② 喫水変更時に圧力を計測しセンサの較正を行う予定であっに感謝し、本稿を結びたいと思います。

たが、計測環境が整わず不十分に終わった。
今後は以上の課題も含め、より詳細な検討を進め計測された
船体表面圧力の定量的な評価を行い、実船の船体表面圧力計測法、解析法の確立に努めたいと考えています。

参考文献

1）若原正人，中島円，深沢塔一：FBG を用いた表面貼付型多点圧力センサの開発，日本船舶海洋工学会論文集，第 7 号，pp.1-7，2008.

2）若原正人，谷上明彦，新郷将司，中島円，深沢塔一，金井健：FBG を用いた表面貼付型多点圧力センサの開発，日本船舶海洋工学会論文集，第 7 号，

pp.9-14，2008.
3）福島寛司，若原正人，西川達雄，深沢塔一，金井健：FBG を用いた表面貼付型多点圧力センサによる船体表面圧力計測，日本船舶海洋工学会講演会
論文集，第 21 号，pp.327-332，2015.

4）福島寛司，若原正人，金井健：改良型 FBG 圧力センサの性能確認とその活用，日本船舶海洋工学会講演会論文集，第 25 号，pp.143-148，2017．

5）H. Fukushima, M. Wakahara, T. Kanai, Hull Surface Pressure
Measurement of the Affix-Type Multipoint Pressure Sensor Using Fiber
Bragg Gratings", Proceedings of the 14th International Symposium,
図 14

ダクト右舷下側圧力圧力（平均値）の比較

PRADS 2019, September 22–26, 2019,Yokohama, Japan- Volume I,
pp. 368–383.
6）廣田匡俊，若原正人，大滝琢矢，金井健，実船計測に向けた大容量 FBG
圧力センサの開発と性能評価，日本船舶海洋工学会講演会論文集

第 33号，pp.83-89，2021.

7）柴田和也，前田智紀，馬場禎男，金井健，三段階の双方向重合粒子による可変解像度粒子法を用いた船舶に加わる波浪荷重の数値解析，日本船舶海洋工学会講演会論文集，第 32 号，2021
図 15 プロペラ上部圧力 FFT 解析結果

6. 終わりに
本稿では、FBG 圧力センサの原理を簡単に説明するとともに、
これまで SRC と㈱シミウスが取り組んできた FBG 圧力センサを用いた船体表面圧力計測について概観し、その成果をもとに挑戦した実船船体表面圧力計測について紹介しました。
ゼロエミッション船の実現に向けて、新燃料利用等の開発と併せ、推進性能の向上は必須の課題となります。今回ご紹介した実船の船体表面圧力計測が普及し、実船の推進性能を直接検討することができるようになれば、ゼロエミッション船の実
現への大きなブレークスルーになるのではないかと期待しています。
最後に、実船の船体表面圧力計測の際、建造船の使用をお許しいただいた船主殿、北日本造船殿に厚く感謝いたします。北日本造船殿には厳しい建造工程の中でセンサ設置作業の時間を調整していただきました。北日本造船殿のご協力が無ければこ8

SRC NEWS No.113 DEC. 2023

（試験センター金井健）

2023 年度 JICA

「海事行政における検査能力強化を通じた船舶安全の確保」研修コース
新 型 コ ロ ナ 感 染 症 に つ い て は、 本 年 5 月、 世 界 保 健 機 構

各研修員の出身国における事情は様々ですが、研修員は各（WHO）がパンデミックの終了を宣言し、わが国においても、国の派遣元組織の期待を一身に背負っており、日々の研修で5 月 8 日より感染症法上の位置付けが「新型インフルエンザ等

もその熱意が伝わります。

感染症（2 類相当）」から「5 類感染症」となり、法律に基づき研修期間は、6 月 6 日から 8 月 2 日の間で、初日のカントリー

行政が様々な要請・関与をしていくこれまでの仕組みから、個レポート（自国の検査制度や海難発生状況等の紹介）、座学 6

人の選択を尊重し、個人や各事業者の自主的な取組をベース

週間、実習および造船所や舶用機器メーカー等の関連施設のとした対応に変わりました。

視察を適宜 2 週間、最終日のアクションプラン（帰国後、当研

これに伴い、空港での水際規制も解除され、国際協力機構（JICA）では、2019 年度以来見送られてきた課題別研修「船舶安全」コースを復活させ、3 年ぶりに研修員を日本に招へいして、従来通りの対面型研修を実施しました。

修で学んだ知見を活かしての各自の行動計画）の発表を行い、合計 2 か月間です。
船 舶 は、 国 連 海 洋 法 条 約（UNCLOS）の 規 定 す る と こ ろ、
国籍を定め、当該国（旗国）が制定する国内法令の規定に従う

当センターでは、我が国が実施する政府開発援助（ODA）こととされています。

の一環として、発展途上国における船舶の建造と保守に必要

旗国政府は、自国が批准した各種条約の規定に基づき国内な安全（環境関連を含む）検査に関わる人的育成を支援する法を制定し、登録船舶には、建造時、これら国内法の基準へため、JICA から「海事国際条約及び船舶安全検査」研修コーの適合性を確認するため検査を執行し、その適合性が確認さスの実施を委託され、2000 年から 2004 年までの第 1 期コーれた場合、その証拠書類として証書を発給し、就航後は、定ス、2005 年 か ら 2009 年 ま で の 第 2 期 コ ー ス、2010 年 か

期的に法定検査により基準適合性を確認（維持）することが求ら 2012 年までの第 3 期コース、2013 年から 2015 年までのめられます。

第 4 期コース、その後、コース名を「船舶安全Ship Safety」と改め、2016 年から 2018 年までの第 5 期コース、そして、

2019 年から 2021 年まで第 6 期コースを実施しました。しかしながら、2020 年初頭の新型コロナ緊急事態宣言の発令以後、各国が厳しい水際規制をとる中で研修員を日本に招へいしての対面型研修の実施が困難となり、止む無く、2020 年度
は通信教育教材の作成、2021 年はインターネットによるリモート研修を開催しましたが、2022 年度は開催そのものが見送られました。
一方、本年 2023 年度からは、コース名を「海事行政における検査能力強化を通じた船舶安全の確保」、英名「Strengthening

研修員と関係者の皆さん（練習船：青雲丸にて）Surveys and Inspections for Ship Safety」と変更し開催することになりました。

座学では、主に海上人命安全条約、海洋汚染防止条約、満本研修は、国土交通省によるご指導のもと、海上保安庁、

載喫水線条約、バラスト水管理条約、船員の訓練及び資格証

横浜市港湾局などの行政機関のみならず、多くの事業者の方々

明等に関する国際条約、ILO 海事労働条約等の国際条約と、のご協力を頂き、実施されております。この場を借りて、ごこれらの基準に基づいた新造船及び既存船の安全検査要領（旗支援頂いた関係の皆さまに改めてお礼申し上げます。

国検査）、外国船舶に対する検査（ポートステートコントロー

2023 年度は、フィジー（1 名）、インドネシア（2 名）、フィ

ル：PSC（注 1））の要領と、条約の適用のない内航船の安全を確

リピン（2 名）、パプアニューギニア（2 名）、東チモール（1 名）保するための諸制度（第 4 期コースから追加）についても、講の合計 8 名の研修員を受け入れました。

義を行っています。

SRC NEWS No.113 DEC. 2023

9

また、本研修は、国際海事機関（IMO）との共催となっておの外国船舶監督官が実施する PSC 検査に同行して船上実習をり、コロナ禍においては、今や珍しくなくなりましたが、ロ行ない、内航船プログラムでは同局船舶検査官とともに海技

ンドンの IMO 本部と JICA 横浜センターをインターネットで教育機構所属練習船「青雲丸」にて、機器の取扱いや検査要領

結び、リモート講義も行います。IMO が取組む課題や最近のの説明を受けました。

ホットなトピックにつき、IMO 本部担当職員が、直接、講義

さらに、かもめプロペラ㈱（プロペラ製造：横浜市）、㈱信を行ない、講義後は質疑応答やディスカッションにより相互

貴造船所（救命艇製造：堺市）、㈱マリン・インターナショナル

交流を深める良い機会になっています。今年度は、特に IMO（救命いかだ整備：横浜市）、兵神機械工業㈱（油水分離器製造：で構築された既存の人材育成プログラムに焦点をあてて紹介

兵庫県加古郡）、古野電気㈱（舶用電子機器メーカー：西宮市）

され、将来のプラグラム参加を希望する研修員からは積極的

等、本研修に深く関わりのある事業所や、国立研究開発法人

な質問が相次ぎました。

海上・港湾・航空技術研究所、東京湾海上交通センター（海上保安庁）、海上災害防止センター（横須賀市）での施設見学及び実習も行いました。
当センターの実施する本研修の履修者は、IMO 本部を初め各国の海事当局においてさまざまな分野で活躍されており、本研修は各方面から高い評価を受けています。今後も、研修を受講した研修員が学んだ知識と経験を活かし、海上安全の促進に貢献されることを願っています。
（注 1）ポートステートコントロール：PSC
寄港国が自国に入港した外国船舶に対し、人命の安全や環境の保全を目的とした立入検査により各種国際条約に基づく基準適合性を確認する制度で、重大な欠陥

かもめプロペラ㈱にてが確認された場合には出港前にこれを是正させるなど
旗国政府の機能を補完するもの。

これらの講義の大半は当センター内部講師が担当していますが、国土交通省海事局、関東運輸局、東京 MOU 事務局

、

（注 2）

（注 2）東京 MOU 事務局（公益財団法人東京エムオウユウ事務局）

日本海事協会、日本海事検定協会等の専門家にもお願いして

欧州地域でのポートステートコントロール（PSC）の協います。

調的実施のため 1982 年に締結された Paris MoU の成本研修では、講義の理解度を深めるため工場見学及び実習

功を踏まえ、アジア太平洋地域においても同様の取りも実施しています。船舶の安全検査の実習として、今治市の組みを行うべく日本政府が主導して 1993 年 12 月に日

造船所 2 か所（㈱山中造船、㈱矢野造船及び同社関連会社工場）

本を含む 18 のアジア太平洋地域の海事当局により「アを訪問し、船体及び舵・プロペラシャフト、熱交換器、ウイン

ジア太平洋地域における PSC に関する覚書」が東京にチ等の製造について、現場実習（見学）を行うとともに、ヤンて締結され、東京 MOU と呼ばれている。同覚書に基マーエンジニアリング㈱テクニカルトレーニングスクール（尼づき同地域で PSC に関する協力的な取り組みが行われ崎校・塚口校）において、内燃機関の製造過程、運転、解放検ており事務局は東京に置かれている。

査の実習を行いました。
なお、これらの技術研修に加え、日本の文化にも可能な限
り触れることを目的として、実習旅行の合間に今治城と大阪の道頓堀、そして、帰路には、京都の文化遺産（鹿苑寺や三十三間堂）にも立ち寄りました。
また、横浜市港湾局のご協力により、クルーズ船を利用し、横浜港の歴史、港湾係留施設等の実態について担当者から説明を受けつつ、海上から実地見学をすることが出来ました。
続いて、ポートステートコントロール関連では関東運輸局

10 SRC NEWS No.113 DEC. 2023

（研修・技術支援室

能田卓二）

2023 年度東京 MOU「ポートステートコントロール検査官
一般研修（GTC11）」の実施支援

当センターでは、東京 MOU 事務局（前項注 2）からの委託をを頂いている（公財）日本財団への表敬訪問、そして、後半の 2

受け、PSC 検査官の一般研修（General Training Course）の実施

週間は各地方運輸局に移動し、現地の外国船舶監督官が実施する支援業務を行っています。本研修は、PSC 検査官の能力向上や検PSC 検査に同行する形で現場実習を行いました。

査手順の調和を図るため、PSC 職員が最低限有するべき知識に関する座学および実船訓練を内容とし、3 週間、実施するものです。
この度は、8 月 16 日から 9 月 7 日までの間、東京 MOU 域内の 14
か国（地区）（中国、フィジー、香港（中国）、インドネシア、韓国、
マレーシア、パナマ、パプアニューギニア、ペルー、フィリピン、
ソロモン諸島、タイ、バヌアツ、ベトナム）と、IMO の技術協力プログラム等を通じて世界中の MOU から派遣された 8 か国（アンゴラ、トルコ、セントルシア、ケニア、南アフリカ、チュニジ
ア、
バーレン及びメキシコ）の PSC 検査官に、オブザーバーとして、
パリ MOU の研修担当者 1 名を加え、合計 23 名が参加しました。

マリンインターナショナル（救命筏 SS）にて

各研修員は、事前に、PSC 関連条約の規則について、東京

MOU 事 務 局 が 締 約 国 の 協 力 を 得 て 作 成 し た DLP（Distance

また、研修最終日には、研修員より各地方局で実施した現場実

Learning Program）モジュールによる事前学習プラグラムを修了

習のプレゼンテーションを行うとともに、地方運輸局の外国船舶して参加していることから、来日後の対面研修では、可能な限り監督官も交えて、確認した欠陥の内容や是正の方法等について、検査の現場に即した内容にするため、実際の PSC 検査で確認（報ディスカッションを行いました。

告）された欠陥事例を紹介し、併せて関係規則やその是正方法等について、講義を行うこととしました。

海上における安全と環境保全のため、サブスタンダード船の撲滅を目的とする PSC の社会的意義は益々高まっており、今後も、前半の 1 週間は、横浜にて、国土交通省の外国船舶監督官、東当センターは東京 MOU 事務局及び国土交通省とともに効果的な

京 MOU 事務局および当センター内部講師による講義を行うととPSC 検査官の研修を実施して行きたいと考えています。本研修をもに、救命いかだおよび無線機器の整備認定事業場マリン・イン受講された PSC 検査官の益々の活躍が期待されます。

ターナショナル（横浜市）での技術視察と本研修への経済的支援（研修・技術支援室 能田 卓二）

SRC NEWS No.113 DEC. 2023 11

シリーズ

キャビテーション試験の解説（その 2）

キャビテーション水槽〜観察で発生したキャビテーションの気泡が循環して、計測部に戻っ

1. はじめにてくることがないよう消滅させたりする望ましい効果がありま

前回はキャビテーションの概要について紹介しました。今回はキャビテーション試験の実施に必要な準備と実際の試験内容

す。観測部での観察や計測がしやすい安定した環境を整えるた
め、このように高低差のある構造となっています。

について説明します。

3. ワイヤーメッシュスクリーン法

2. 試験施設

前号の SRC News にてプロペラは船体伴流中で作動するた模型船・プロペラに関する性能の水槽試験は、曳航水槽と呼め、キャビテーションが様々な様相を呈することを紹介しましばれる長大な水槽が使われます。一方、キャビテーション試験

た。そのため、キャビテーション試験においても、伴流を再現にはキャビテーション水槽と呼ばれる専用の水槽が使われます。

し、その中でプロペラを作動させる必要があります。SRC では、

キャビテーション水槽は、模型プロペラを設置し、キャビテー

伴流を再現するために「ワイヤーメッシュスクリーン法」と呼ション性能を測定および観察するための観測部が上部に配置さばれる方法を採用しています。

れ、底部には内部の流速を制御するためのインペラが備えられています。回流水槽と同様の構造を持ちますが、特筆すべき特徴は内部の圧力を調整できることです。詳しくは後で述べますが、キャビテーション水槽はプロペラの様々な作動状態を想定し再現するため、内部圧力が制御可能である必要があります。

SRC では（国研）海上・港湾・航空技術安全研究所 海上技術安全研究所殿の大型キャビテーション水槽（図 1）を借用し、試験を実施しています。このキャビテーション水槽は、計測断面が直径 750mm、水槽全体の高さは 10m 以上と国内で最大級のものです。実際に試験をする観測部は図中の丸で囲った部分であり、観測部に対して水槽が非常に大きいと感じられるかもしれ
図 2 ワイヤーメッシュ（HRC 提供）

ません。このような構造になっている目的は、高低差を作ることにより、水圧で水槽下部の圧力を大きくすることです。この
圧力は、インペラでのキャビテーションの発生抑制や、観測部

この方法は網目の大きさが異なる真鍮網を貼り重ねることで流れを阻害し、流れの速い箇所、遅い箇所を作り出すことにより伴流を模擬した流れを作ります。完成まで真鍮網を切り貼りしては流れ場を計測し、目的の流れ場になるまで微調整を繰り返す試行錯誤の作業となるため、習熟には時間を要します。図

2 に完成したワイヤ―メッシュを示します。SRC では海上技術
安全研究所殿の協力により、ワイヤーメッシュの形状を PC 上で作成し CFD で流れ場をシミュレートするシステム（図 3）を開発しました。このシステムでは流れ場を完全に再現できてい図 1 大型キャビテーション水槽
出典（船舶技術研究所報告第 14 巻第 1 号研究報告大型キャビテー
ション試験水槽の建設について）

12 SRC NEWS No.113 DEC. 2023

ないのですが、実際のワイヤーメッシュの切り貼りに先だってのメッシュ初期形状の検討やメッシュ調整の練習に活用しています。

5. キャビテーション試験
以上のように伴流分布の準備、水槽水の環境を整えた状態でキャビテーション試験を実施します。試験の際は、プロペラのスラスト係数およびキャビテーション数を実機相当に合わせます。ここで、スラスト係数が同じということはプロペラ翼面
上の圧力分布が同じ、キャビテーション数が同じということはキャビテーションの発生のしやすさが同じ、という意味を持ちます。キャビテーション数は、細かい数式は割愛しますが次の
図 3 CFD によるワイヤーメッシュ伴流推定

関係で表されるパラメータです。
キャビテーション数 =（（静圧）ー（蒸気圧））/（動圧）4. 水槽水質管理、ラフネス

蒸気圧は水温によって決まるので、実機で考えればキャビ
テーション数は（静圧）プロペラ没水深度と、（動圧）プロペラ

キャビテーション試験では水槽内の空気含有量が現象に影響の回転速度の比で表されます。一方、模型試験ではプロペラ回を与えます。そのため、空気含有量の値に何かしらの基準を設

転数は調整できますが、没水深度は変更できません。その代わけることが必要です。空気含有量は多すぎると、減圧時に気泡りに水槽内の圧力を調整することでキャビテーション数を合わが析出し過ぎ、キャビテーション観察が難しくなります。一方

せます。先述のキャビテーション水槽に圧力調整機能が必要でで少なすぎるとキャビテーションの発生が不安定になり、発生

あるのはこのためです。また、スラスト係数は水槽内流速によっ

範囲やパターンの特定が困難となります。各試験施設によってて合わせます、こうしてスラスト係数とキャビテーション数を値は異なるかと思いますが、SRC では空気含有量は飽和溶解量

実機に合わせた状態で種々の試験を実施します。

に対し 33% を標準として試験を実施し、空気含有量の違いによるキャビテーションへの影響を抑えています。

●キャビテーション観察

また、SRC ではキャビテーションの安定化のため、プロペラ

模型プロペラは、実際のプロペラの作動条件に合わせるためにラフネス（粗度）を付けています（図 4）。ラフネスにはカーに 18 〜 30 回転 / 秒という高速で回転しています。この速さでボランダム（研磨用として市販の炭化ケイ素粒子）の 150 番をは、肉眼で直接観察することはできません。しかし、ストロボ

使用し、前縁に一定のルールに基づいて塗布しています。これスコープ（以下、ストロボ）を使用することで、観察が可能に

によりプロペラ表面流れの乱流促進およびキャビテーション安なります。

定化の両方を図っています。

ストロボをプロペラの回転に合わせて発光させることにより、錯覚を利用してプロペラが回転していないかのように見ることができます（図 5）。さらに、発光のタイミングを調整することで、プロペラがゆっくり回転しているかのように見せることもできます。

図 4 （左）ラフネスを塗布したプロペラ翼（HRC 提供）（右）ラフネス塗布範囲の模式図

図 5 ストロボによる観察の仕組み（色がついたプロペラ翼が 0 時の角度の時のみストロボが発光するとその角度でプロペラが止まって見える）

SRC NEWS No.113 DEC. 2023 13

ストロボにより、目視でキャビテーションパターンとその発テーションが発生するかを確認します。具体的にはキャビテー

生範囲の観察が可能となりました。観察ではまず、プロペラ翼

ション数は一定にしたまま、流速を上げる（スラスト係数を下がどの位置にある時にどのようなキャビテーションが発生してげる）ことにより、プロペラ断面に流入する角度を減少させまいるかを確認します。また、プロペラ翼の観察位置を固定して、す。それにより強制的にフェイス・キャビテーションを発生さその位置におけるキャビテーションの平均的な発生範囲と最大

せ、スラスト係数がどの程度下がった時にフェイス・キャビテーの発生範囲をスケッチします（図 6）。スケッチは観察者の手作

ションが発生するかを知ることにより、発生までの余裕（マー

業によりますが、ストロボとカメラを同期させることにより、ジン）を確認します。

キャビテーション現象の瞬間的な記録をとることが可能です。
一方で写真では、突発的な現象は撮影時になかなかとらえきれません。このような場合はスケッチが役立ちます。

6. まとめ
今回は試験施設やキャビテーション試験の準備、観察について説明しました。試験内容については本稿だけでは足りないた
め、変動圧力計測やエロージョンのリスクを評価するペイント
試験等については次回紹介させていただきます。
（試験センター技術部計測課

図 6 キャビテーションのスケッチの例●高速度ビデオ撮影
ストロボを利用したキャビテーション観察は各瞬間のパターンの記録です。キャビテーションの発達・消滅を詳細に分析す
るには連続的な変化をとらえるのが一番です。
こ の た め に SRC で は、 高 速 度 ビ デ オ（HSV：High Speed

Video）を使用して、毎秒 10,000 コマの解像度の動画で観察を行います。HSV によりストロボでは観察ができなかった、プロペラが回転する間のキャビテーションの連続的な変化を観察
し、急激な成長や、プロペラ翼にダメージを与えるような崩壊はしていないか等の確認をします。さらに、今年度、SRC では

HSV を更新し、以前よりも現象をより鮮明に撮影できるようになりました。ぜひご依頼いただき、ご確認ください。
●フェイス・キャビテーション観察
キャビテーションは通常、プロペラバック面（プロペラが船に取り付けられている時、船側をバック面、舵側をフェイス面と呼びます）に発生しますが、作動条件によってはフェイス面に発生することがあります。これはフェイス・キャビテーショ
ンと呼ばれ、エロージョンのリスクがあると考えられています。
そのため、試験ではフェイス・キャビテーションの有無を確認し、発生していなければどのような条件でフェイス・キャビ

14 SRC NEWS No.113 DEC. 2023

滝口

祥大）

TOPICS

一般財団法人 日本造船技術センター 技術セミナーの開催

当センターは、11 月 16 日（木）広島市内において、「令和 5 年度 一般財団法人 日本造船技術センター 技術セミナー」を開催し、全国各地の造船会社、舶用機器メーカー、海運会社などから、100 人を超える方々にご参加頂きました。
本年のセミナーでは、外部講師の方々に以下のとおりご講演いただきました。また、当センターからは、SRC の船舶技術支援の最新動向についてご紹介致しました。
（1）国際海運の GHG 排出削減に係る IMO 等の動向 〜 GHG 排出削減規制等の動向と海事産業への影響〜
国土交通省

海事局

海洋・環境政策課

環境渉外室長 …………………………………………………………………… 塩入隆志（2）カーボンニュートラル／ゼロエミッションに向けた技術開発 〜中高速 4 ストロークエンジンへの新燃料適用〜
ヤンマーパワーテクノロジー株式会社

特機事業部

開発部

中形エンジン技術部

専任課長…………………… 小林悠樹（3）カーボンニュートラル社会実現に向けたトヨタの水素・燃料電池の取り組み 〜水素で未来を変えていこう〜
トヨタ自動車株式会社
水素製品開発部

水素ファクトリー

水素製品開発室

ユニット・システム外販グループ長／担当部長 ………………………………… 日置健太郎（4）船舶 IoT コネクテッドベッセル 〜デジタルツインプラットフォームとアプリケーション〜

JRCS 株式会社 執行役員／ Chief Digital Officer …………………………………………………………………………… 空 篤司
（5）自動運航船の実現に向けて 〜航海機器メーカーの取り組み〜
古野電気株式会社

舶用機器事業部

開発統括部

自律航行システム開発部

市場開発室長 ………………………… 荻野

市也

4 年ぶりの開催にもかかわらず多くの方にご参加頂き、参加者の皆様方におかれましては講演に熱心に耳を傾け、質疑応答にも積極的にご参加頂き、盛況裡にセミナーを終了することができましたこと感謝申し上げます。更に、本セミナーの開催にあたり、ご多忙中にもかかわらず、ご講演頂きました講師の皆様方、そして、ご協力を賜りました中国運輸局殿に心より感謝申し上げます。
（企画室

平川

貴光）

編 集 後 記委員会等の記録TOPICS にもありますように、コロナ禍で令和 2 年から中止

第 33 回理事会（通常）2023 年 6 月 6 日

第 22 回評議員会（定時）2023 年 6 月 21 日

第 34 回理事会（臨時）2023 年 6 月 21 日

ましたが、対面での会議が復活してくると、やはり皆様と直接第 162 回 HRC

2023 年 7 月 13 日

お話しできることの大切さや有難さをあらためて感じます。

第 6 期第 7 回 SPCG（Basic Group）

2023 年 7 月 14 日

第 6 期第 5 回 SPCG（Advanced Group）

2023 年 7 月 14 日

第 163 回 HRC

2023 年 10 月 3 日

第 6 期第 8 回 SPCG（Basic Group）

2023 年 10 月 11 日

※ HRC：Hull form Research Committee
SPCG：Ship Performance Calculation Groupを余儀なくされていた SRC 技術セミナーですが、4 年ぶりに広島で開催することができました。今では web 会議が普通になり今後とも web 会議は一定の役割を担い、活用され、ある組織にとっては、既に日常の業務として同化しているとも思います。

SRC としては、web 会議の利便性を活用しながらも、皆様との直接的なコミュニケーションも大事にしていきたいと考えています。
来年の SRC 技術セミナーにもぜひ皆様にお越しいただき、直接お話しできることを楽しみにしております。

SRC NEWS No.113 DEC. 2023 15

Shipbuilding Research Centre of Japan

一般財団法人 日本造船技術センター

https://www.srcj.or.jp/